Контрольные задания. Рис. 2.8. Сечение отливки Задание 2.1.Для отливки, сечение которой приведено на рис

Задание 2.2. Определить объем сплава после охлаждения приведенной на рис. 2.8 отливки до температуры Т_к =20 ^оС, а также объем отливки после ее охлаждения. Сравнить полученные объемы. Степень торможения усадки К_т принять равной 1. Условия расчетов приведены в табл. 2.2.

Указание. Объем полости формы, равный объему жидкого сплава, залитого в нее, следует рассчитать в соответствии с размерами на чертеже (см. рис. 2.8), откорректированными с учетом линейной усадки (ε _л). Толщину отливки в направлении, перпендикулярном чертежу, принять равной 1 мм. Объем отливки нужно рассчитывать по размерам, указанным на чертеже. Для вычисления объема сплава следует применить формулы (2.1)–(2.4).

Таблица 2.1 - Исходные данные к заданию 2.1

Задание 2.3. Определить объем усадочной раковины в отливке. Насколько изменится объем усадочной раковины: а) при полном торможении линейной усадки; б) при увеличении температуры заливки на 100 ^оС. Условия задания приведены в табл. 2.3. Расчеты выполнять по формуле (2.5).

Задание 2.4. С помощью метода «вписанных окружностей» определить термические узлы в отливке и проверить соблюдение принципа направленного затвердевания (материал отливки – углеродистая сталь). Для узлов, в которых он не выполняется, построить профиль технологических напусков. Построить чертеж отливки с учетом напусков и указать на нем окончательные размеры. Схемы отливок указаны в табл. 2.4. При построении напусков следует использовать методику, показанную на рис. 2.1, б и 2.2, б. Криволинейный контур необходимо спрямлять, как показано на рис. 2.1, б.

Задание 2.5. Для отливок, схемы которых указаны в табл. 2.4 с откорректированными с учетом напусков размерами, выполнить расчет прибыли по методу Й. Пржибыла. Температуру ликвидуса стали принять равной Т_л =1497 ^оС. Расчет выполнить в соответствии с последовательностью, приведенной выше (с. 30-31). Исходные данные для расчетов приведены в табл. 2.4.

Задание 2.6. Для отливок, схемы которых приведены в табл. 2.4, определить массу внутренних холодильников, которые следует установить в термический узел отливки в месте нарушения принципа направленного затвердевания, чтобы исключить применение технологических напусков. Теплофизические свойства сплава и холодильника принять следующие: L =258 Дж/г, с_ж =0, 92 Вт/г, Т_кр =1472 ^оС, с_x =0, 75 Дж/г, Т_c =1440 ^оС. Масса узла m_т.у = ρ ₁· V =7, 5 V_т.у, где V_т.у – объем термического узла, см³. Расчеты выполнить по формуле (2.7).

Таблица 2.2 - Исходные данные к заданию 2.2

Задание 2.7. Рассчитать усадочную пористость в отливке. Исходные данные для расчетов приведены в табл. 2.5. Как изменится пористость, если содержание водорода в сплаве [ H ] уменьшить в 2 раза, давление p ₀ увеличить в 1, 5 раза, N_з увеличить в 10 раз за счет модифицирования сплава? Расчеты выполнить по приближенной формуле (2.12) при y = H ∕ 2 и y= H. Выполнить также расчеты на компьютере по программе «Пористость», приведенной в прил. 2. Константу затвердевания в расчетах принять равной m =0, 15 см∙ с^–1/2. Выполнить расчеты газовой пористости по формуле (2.15) для алюминиевых сплавов.

Задание 2.8. Вывести уравнения (2.16) и (2.17) для тела Шведова и получить их решения для σ (t). Получить уравнения для расчета деформаций ε _упр, ε _пл, ε _пд и ε.

Указания. Следует ознакомиться с рекомендациями, приведенными в гл. 1. Решение проводить при постоянной скорости деформации тела, т.е.

Принять при σ < σ _s;

Необходимо повторить тему из курса высшей математике по решению дифференциальных уравнений второй степени с постоянными коэффициентами.

Задание 2.9. Для алюминиево-кремниевого сплава рассчитать для разных температур величины ε _упр, ε _пл и ε при σ = σ _пр, где σ _пр – предел прочности сплава при данной температуре. Построить графики зависимости деформационной способности сплава ε _у и ε от температуры в заданном интервале температур. Сравнить ε _у с ε _ус = α _т (Т_у – Т).

Расчеты выполнить по рассмотренной выше упрощенной методике и при решении уравнений (2.16) и (2.17) на компьютере с использованием программы «Деформационная способность сплава», приведенной в прил. 2. При расчетах по программе ввести по запросу компьютера номер варианта FF. В задании предусмотрены расчеты для двух сплавов: с содержанием кремния Si=0, 6 % и Si=5 % (индекс сплавас содержанием 0, 6 % Si F =2, индекс сплавас содержанием 0, 6 % Si F =1). Условия расчетов приведены в табл. 2.6, реологические свойства сплавов при разных температурах в табл. 2.7 и 2.8.

Таблица 2.3 - Исходные данные к заданию 2.3

Таблица 2.4 - Исходные данные к заданиям 2.4, 2.5

Таблица 2.6 - Исходные данные к заданию 2.9

Таблица 2.7 - Реологические свойства алюминиево-кремниевого сплава с содержанием 0, 6 % Si

Задание 2.10. Определить, образуется ли горячая трещина в отливке (см. рис 2.12, а) при условиях, заданных в табл. 2.9. Материал отливки – среднеуглеродистая сталь. Следует ознакомиться со свойствами стали, заданными в компьютерной программе «Горячие трещины», приведенной в прил. 2. Методика использования программы при компьютерных расчетах изложена на с. 107 данного пособия. Механические свойства в зависимости от температуры описываются уравнениями (2.20) и (2.21).

Определить значение коэффициента m в уравнении (2.19). Если при данных условиях трещина не образуется, то необходимо увеличивать отношение L _о до появления трещины. Определить (L _о /e) _кр. При образовании трещины следует L _о последовательно уменьшать до исключения трещины и также определить (L _о /e) _кр. Определить напряжения при условиях, указанных в табл. 2.9.

Задание 2.11. Разрешить уравнение (2.30) относительно и найти время охлаждения отливки до температуры выбивки Т_выб ее из формы. Материал отливки – углеродистая сталь. Теплофизические свойства стали приведены в табл. 2.10, условия расчетов – в табл..11.

Таблица 2.8 - Реологические свойства алюминиево-кремниевого сплава с содержанием 5% Si

Таблица 2.9 - Исходные данные к заданию 2.10

Таблица 2.10 - Теплофизические свойства среднеуглеродистой стали

Таблица 2.11 - Исходные данные к заданию 2.11

Задание 2.12. Определить уровень напряжений в отливке, сечение которой показано на рис. 2.13. Установить, образуется ли холодная трещина. В случае образования трещины определить значение b_ф для ее устранения. Материал отливки – среднеуглеродистая сталь. Теплофизические свойства стали приведены в табл. 2.11. Условия расчетов даны в табл. 2.12. Расчеты выполнить по формулам (2.28), (2.29), (2.31) и (2.32).

Таблица 2.12 - Исходные данные к заданию 2.12

Список рекомендуемой литературы

Основная

1. Чуркин Б.С. и др. Специальные способы литья Учеб./ Екатеринбург: Изд-во Рос.гос.проф.-пед.ун-та, 2010.-730с.

2. Д. М. Кукуй, В. А. Скворцов, Н. В. Андрианов Теория и технология литейного производства. В 2 частях. – М.: Новое знание, 2011.–– 800 с.

Дополнительная

1. Чуркин Б.С. Теория литейныхпроцессов. Екатеринбург: Рос. гос. проф.-пед. ун-т, 2006. 453 с.

2. Теория литейных процессов/ Б.С.Чуркин, Э.Б.Гофман, А.Б.Чуркин, Ю.И. Категоренко. Екатеринбург, 2006. 196 с.

3. Баландин Г.Ф. Основы теории формирования отливок.- М.: Машиностроение, 1976, - 328 с.

4. Баландин Г.Ф. Основы теории формирования отливки: В 2 ч. 4.2, Формирование макроскопического строения отливки. - М: Машино­строение, 1979. - 335 с.

5. Баландин Г.Ф. Формирование кристаллического строения отливок.-М.: Машиностроение, 1973.- 286 с.

6. Баландин Г.Ф., Васильев В А. Физико-химические основы литейного производства. - М.: Машиностроение, 1971. - 244 с.

7. ГуляевВ.В. Теория литейных процессов- Л.: Машиностроение, 1976. -216 с.

8. Константинов ЛС, Труте АЛ. Напряжения, деформации и трещины в отливках, - М: Машиностроение, 1981. -194 с.

9. Куманин И.В. Вопросы теории литейных процессов. - М.: Машиностроение, 1976.- 216 с.

10. Рабинович Б.В. Введение в литейную гидравлику. - М.: Машиностроение, 1967-272 с.

11. Чуркин Б.С, Теоретические основы литейных процессов: Учеб. пособие/Свердд.инж.-пед.ин-г- Свердловск, 1991. - 200 с.

12. Чуркин Б. С. Численные методы расчета кинетики затвердевания отливок/ Урал, политехи, ин-т. - Свердловск. 1986. - 62с.